package com.jthinker.blog.util;

import com.jthinker.blog.bean.vo.Constant;
import org.apache.commons.codec.DecoderException;
import org.apache.commons.codec.binary.Hex;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.apache.commons.io.IOUtils;
import org.apache.commons.lang3.StringUtils;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import javax.crypto.Cipher;
import java.io.*;
import java.math.BigInteger;
import java.security.*;
import java.security.interfaces.RSAPrivateKey;
import java.security.interfaces.RSAPublicKey;
import java.security.spec.InvalidKeySpecException;
import java.security.spec.RSAPrivateKeySpec;
import java.security.spec.RSAPublicKeySpec;

/**
 * RSA算法加密/解密工具类。
 *
 * @author fuchun
 * @version 1.0.0, 2010-05-05
 */
public abstract class RSAUtils
{

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RSAUtils.class);

    /**
     * 算法名称
     */
    private static final String ALGORITHOM = "RSA";
    /**
     * 保存生成的密钥对的文件名称。
     */
    private static final String RSA_PAIR_FILENAME = "/__RSA_PAIR.txt";
    /**
     * 密钥大小
     */
    private static final int KEY_SIZE = 1024;
    /**
     * 默认的安全服务提供者
     */
    private static final Provider DEFAULT_PROVIDER = new BouncyCastleProvider();

    private static KeyPairGenerator keyPairGen = null;
    private static KeyFactory keyFactory = null;
    /**
     * 缓存的密钥对。
     */
    private static KeyPair oneKeyPair = null;

    private static File rsaPairFile = null;

    static
    {
        try
        {
            keyPairGen = KeyPairGenerator.getInstance(ALGORITHOM, DEFAULT_PROVIDER);
            keyFactory = KeyFactory.getInstance(ALGORITHOM, DEFAULT_PROVIDER);
        }
        catch (NoSuchAlgorithmException ex)
        {
            LOGGER.error(ex.getMessage());
        }
        rsaPairFile = new File(getRSAPairFilePath());
    }

    private RSAUtils()
    {
    }

    /**
     * 生成并返回RSA密钥对。
     */
    private static synchronized KeyPair generateKeyPair()
    {
        try
        {
            byte[] seeds = String.valueOf(System.currentTimeMillis()).getBytes();
            keyPairGen.initialize(KEY_SIZE, new SecureRandom(seeds));
            oneKeyPair = keyPairGen.generateKeyPair();
            saveKeyPair(oneKeyPair);
            return oneKeyPair;
        }
        catch (InvalidParameterException ex)
        {
            LOGGER.error("KeyPairGenerator does not support a key length of " + KEY_SIZE + ".", ex);
        }
        catch (NullPointerException ex)
        {
            LOGGER.error("RSAUtils#KEY_PAIR_GEN is null, can not generate KeyPairGenerator instance.",
                    ex);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 返回生成/读取的密钥对文件的路径。
     */
    private static String getRSAPairFilePath()
    {
        String urlPath = RSAUtils.class.getResource("/").getPath();
        return (new File(urlPath).getParent() + RSA_PAIR_FILENAME);
    }

    /**
     * 若需要创建新的密钥对文件，则返回 {@code true}，否则 {@code false}。
     */
    private static boolean isCreateKeyPairFile()
    {
        // 是否创建新的密钥对文件
        boolean createNewKeyPair = false;
        if (!rsaPairFile.exists() || rsaPairFile.isDirectory())
        {
            createNewKeyPair = true;
        }
        return createNewKeyPair;
    }

    /**
     * 将指定的RSA密钥对以文件形式保存。
     *
     * @param keyPair 要保存的密钥对。
     */
    private static void saveKeyPair(KeyPair keyPair)
    {
        FileOutputStream fos = null;
        ObjectOutputStream oos = null;
        try
        {
            fos = FileUtils.openOutputStream(rsaPairFile);
            oos = new ObjectOutputStream(fos);
            oos.writeObject(keyPair);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            IOUtils.closeQuietly(oos);
            IOUtils.closeQuietly(fos);
        }
    }

    /**
     * 返回RSA密钥对。
     */
    public static KeyPair getKeyPair()
    {
        // 首先判断是否需要重新生成新的密钥对文件
        if (isCreateKeyPairFile())
        {
            // 直接强制生成密钥对文件，并存入缓存。
            return generateKeyPair();
        }
        if (oneKeyPair != null)
        {
            return oneKeyPair;
        }
        return readKeyPair();
    }

    // 同步读出保存的密钥对
    private static KeyPair readKeyPair()
    {
        FileInputStream fis = null;
        ObjectInputStream ois = null;
        try
        {
            fis = FileUtils.openInputStream(rsaPairFile);
            ois = new ObjectInputStream(fis);
            oneKeyPair = (KeyPair) ois.readObject();
            return oneKeyPair;
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
        finally
        {
            IOUtils.closeQuietly(ois);
            IOUtils.closeQuietly(fis);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据给定的系数和专用指数构造一个RSA专用的公钥对象。
     *
     * @param modulus        系数。
     * @param publicExponent 专用指数。
     * @return RSA专用公钥对象。
     */
    public static RSAPublicKey generateRSAPublicKey(byte[] modulus, byte[] publicExponent)
    {
        RSAPublicKeySpec publicKeySpec = new RSAPublicKeySpec(new BigInteger(modulus),
                new BigInteger(publicExponent));
        try
        {
            return (RSAPublicKey) keyFactory.generatePublic(publicKeySpec);
        }
        catch (InvalidKeySpecException ex)
        {
            LOGGER.error("RSAPublicKeySpec is unavailable.", ex);
        }
        catch (NullPointerException ex)
        {
            LOGGER.error("RSAUtils#KEY_FACTORY is null, can not generate KeyFactory instance.", ex);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据给定的系数和专用指数构造一个RSA专用的私钥对象。
     *
     * @param modulus         系数。
     * @param privateExponent 专用指数。
     * @return RSA专用私钥对象。
     */
    public static RSAPrivateKey generateRSAPrivateKey(byte[] modulus, byte[] privateExponent)
    {
        RSAPrivateKeySpec privateKeySpec = new RSAPrivateKeySpec(new BigInteger(modulus),
                new BigInteger(privateExponent));
        try
        {
            return (RSAPrivateKey) keyFactory.generatePrivate(privateKeySpec);
        }
        catch (InvalidKeySpecException ex)
        {
            LOGGER.error("RSAPrivateKeySpec is unavailable.", ex);
        }
        catch (NullPointerException ex)
        {
            LOGGER.error("RSAUtils#KEY_FACTORY is null, can not generate KeyFactory instance.", ex);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据给定的16进制系数和专用指数字符串构造一个RSA专用的私钥对象。
     *
     * @param hexModulus         系数。
     * @param hexPrivateExponent 专用指数。
     * @return RSA专用私钥对象。
     */
    public static RSAPrivateKey getRSAPrivateKey(String hexModulus, String hexPrivateExponent)
    {
        if (StringUtils.isBlank(hexModulus) || StringUtils.isBlank(hexPrivateExponent))
        {
            if (LOGGER.isDebugEnabled())
            {
                LOGGER.debug("hexModulus and hexPrivateExponent cannot be empty. RSAPrivateKey value is null to return.");
            }
            return null;
        }
        byte[] modulus = null;
        byte[] privateExponent = null;
        try
        {
            modulus = Hex.decodeHex(hexModulus.toCharArray());
            privateExponent = Hex.decodeHex(hexPrivateExponent.toCharArray());
        }
        catch (DecoderException ex)
        {
            LOGGER.error("hexModulus or hexPrivateExponent value is invalid. return null(RSAPrivateKey).");
        }
        if (modulus != null && privateExponent != null)
        {
            return generateRSAPrivateKey(modulus, privateExponent);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 根据给定的16进制系数和专用指数字符串构造一个RSA专用的公钥对象。
     *
     * @return RSA专用公钥对象。
     */
    public static RSAPublicKey getRSAPublidKey(String hexModulus, String hexPublicExponent)
    {
        if (StringUtils.isBlank(hexModulus) || StringUtils.isBlank(hexPublicExponent))
        {
            if (LOGGER.isDebugEnabled())
            {
                LOGGER.debug("hexModulus and hexPublicExponent cannot be empty. return null(RSAPublicKey).");
            }
            return null;
        }
        byte[] modulus = null;
        byte[] publicExponent = null;
        try
        {
            modulus = Hex.decodeHex(hexModulus.toCharArray());
            publicExponent = Hex.decodeHex(hexPublicExponent.toCharArray());
        }
        catch (DecoderException ex)
        {
            LOGGER.error("hexModulus or hexPublicExponent value is invalid. return null(RSAPublicKey).");
        }
        if (modulus != null && publicExponent != null)
        {
            return generateRSAPublicKey(modulus, publicExponent);
        }
        return null;
    }

    /**
     * 使用指定的公钥加密数据。
     *
     * @param publicKey 给定的公钥。
     * @param data      要加密的数据。
     * @return 加密后的数据。
     */
    public static byte[] encrypt(PublicKey publicKey, byte[] data) throws Exception
    {
        Cipher ci = Cipher.getInstance(ALGORITHOM, DEFAULT_PROVIDER);
        ci.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, publicKey);
        return ci.doFinal(data);
    }

    /**
     * 使用指定的私钥解密数据。
     *
     * @param privateKey 给定的私钥。
     * @param data       要解密的数据。
     * @return 原数据。
     */
    public static byte[] decrypt(PrivateKey privateKey, byte[] data) throws Exception
    {
        Cipher ci = Cipher.getInstance(ALGORITHOM, DEFAULT_PROVIDER);
        ci.init(Cipher.DECRYPT_MODE, privateKey);
        return ci.doFinal(data);
    }

    /**
     * 使用给定的公钥加密给定的字符串。
     * <p/>
     * 若 {@code publicKey} 为 {@code null}，或者 {@code plaintext} 为 {@code null} 则返回 {@code
     * null}。
     *
     * @param publicKey 给定的公钥。
     * @param plaintext 字符串。
     * @return 给定字符串的密文。
     */
    public static String encryptString(PublicKey publicKey, String plaintext)
    {
        if (publicKey == null || plaintext == null)
        {
            return null;
        }
        byte[] data = plaintext.getBytes();
        try
        {
            byte[] en_data = encrypt(publicKey, data);
            return new String(Hex.encodeHex(en_data));
        }
        catch (Exception ex)
        {
            LOGGER.error(ex.getCause().getMessage());
        }
        return null;
    }

    /**
     * 使用默认的公钥加密给定的字符串。
     * <p/>
     * 若{@code plaintext} 为 {@code null} 则返回 {@code null}。
     *
     * @param plaintext 字符串。
     * @return 给定字符串的密文。
     */
    public static String encryptString(String plaintext)
    {
        if (plaintext == null)
        {
            return null;
        }
        byte[] data = plaintext.getBytes();
        KeyPair keyPair = getKeyPair();
        try
        {
            byte[] en_data = encrypt((RSAPublicKey) keyPair.getPublic(), data);
            return new String(Hex.encodeHex(en_data));
        }
        catch (NullPointerException ex)
        {
            LOGGER.error("keyPair cannot be null.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            LOGGER.error(ex.getCause().getMessage());
        }
        return null;
    }

    /**
     * 使用给定的私钥解密给定的字符串。
     * <p/>
     * 若私钥为 {@code null}，或者 {@code encrypttext} 为 {@code null}或空字符串则返回 {@code null}。
     * 私钥不匹配时，返回 {@code null}。
     *
     * @param privateKey  给定的私钥。
     * @param encrypttext 密文。
     * @return 原文字符串。
     */
    public static String decryptString(PrivateKey privateKey, String encrypttext)
    {
        if (privateKey == null || StringUtils.isBlank(encrypttext))
        {
            return null;
        }
        try
        {
            byte[] en_data = Hex.decodeHex(encrypttext.toCharArray());
            byte[] data = decrypt(privateKey, en_data);
            return new String(data);
        }
        catch (Exception ex)
        {
            LOGGER.error(String.format("\"%s\" Decryption failed. Cause: %s", encrypttext, ex.getCause().getMessage()));
        }
        return null;
    }

    /**
     * 使用默认的私钥解密给定的字符串。
     * <p/>
     * 若{@code encrypttext} 为 {@code null}或空字符串则返回 {@code null}。
     * 私钥不匹配时，返回 {@code null}。
     *
     * @param encrypttext 密文。
     * @return 原文字符串。
     */
    public static String decryptString(String encrypttext)
    {
        if (StringUtils.isBlank(encrypttext))
        {
            return null;
        }
        KeyPair keyPair = getKeyPair();
        try
        {
            byte[] en_data = Hex.decodeHex(encrypttext.toCharArray());
            byte[] data = decrypt((RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate(), en_data);
            return new String(data);
        }
        catch (NullPointerException ex)
        {
            LOGGER.error("keyPair cannot be null.");
        }
        catch (Exception ex)
        {
            LOGGER.error(String.format("\"%s\" Decryption failed. Cause: %s", encrypttext, ex.getMessage()));
        }
        return null;
    }

    /**
     * 使用默认的私钥解密由JS加密（使用此类提供的公钥加密）的字符串。
     *
     * @param encrypttext 密文。
     * @return {@code encrypttext} 的原文字符串。
     */
    public static String decryptStringByJs(String encrypttext)
    {
        String text = decryptString(encrypttext);
        if (text == null)
        {
            return null;
        }
        return StringUtils.reverse(text);
    }

    /**
     * 返回已初始化的默认的公钥。
     */
    public static RSAPublicKey getDefaultPublicKey()
    {
        KeyPair keyPair = getKeyPair();
        if (keyPair != null)
        {
            return (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
        }
        return null;
    }

    /**
     * 返回已初始化的默认的私钥。
     */
    public static RSAPrivateKey getDefaultPrivateKey()
    {
        KeyPair keyPair = getKeyPair();
        if (keyPair != null)
        {
            return (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();
        }
        return null;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        long start = System.currentTimeMillis();
        KeyPair keyPair = generateKeyPair();
        PublicKey pub = keyPair.getPublic();
        PrivateKey pri = keyPair.getPrivate();

        String plainText = "哈哈";

        byte[] bytes = encrypt(pub, plainText.getBytes(Constant.DEFAULT_ENCODING));

        byte[] _plainTextBytes = decrypt(pri, bytes);
        System.out.println(new String(_plainTextBytes, Constant.DEFAULT_ENCODING));
        long end = System.currentTimeMillis();

        System.out.println(end - start);
    }
}